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如何正确选择小型台式回流焊机
作者:管理员    发布于:2013-12-13 12:50:40    文字:【】【】【
摘要:大型多温区回流焊机在大规模SMT生产中得到广泛应用,但是在进行多品种、小批量生产时却存在很大的局限性,于是很多用户选用小型台式回流焊机。这些小型回流焊机能否满足SMT焊接工艺要求?如何正确判断小型回流焊机的性能?如何正确选择合适的小型回流焊机?本文结合SMT焊接工艺原理,针对以上几个问题作出了细致分析。

前言:随着电子组装技术的发展,表面贴装技术得到广泛的发展,各种中小型加工企业及科研单位也都普遍采用表面贴装技术进行生产和研发,随着公司规模和产品结构的发展,仅仅依靠手工焊接远远不能满足产量和工艺方面的要求,而使用大型多温区回流焊机又需要投入大量的成本,也不利于多品种、小批量的产品生产,于是许多用户选用小型回流焊机。目前市场上小型回流焊机品牌繁多,令人眼花缭乱,如何选择合适的回流焊机就成了大家比较关注的问题。

 

在选择合适的回流焊机之前,应该先了解基本的回流焊接原理。不管用户使用什么种类的设备进行回流焊接,PCB上焊点的形成都必须经过以下几个过程。

1.表面清洁

随着温度上升,焊锡膏中溶剂逐渐挥发完全,助焊剂开始呈现活化作用,清理焊接界面,清除PCB焊盘和元件焊接端子上的氧化膜和污物。

2.活化润湿

随着温度继续上升,助焊剂的活化作用提升,助焊剂沿着焊盘表面和元件焊接端子扩散,润湿焊接界面。

3.锡膏熔化

随着温度上升到锡膏熔点,金属分子具备一定的动能,熔融的液态焊料在金属表面漫流铺展。

4.形成结合层

熔融的液态焊料在短时间内完成润湿、扩散、溶解,通过毛细作用和冶金结合,形成结合层,即IMC(金属间化合物)。

5.冷却凝固

随着温度下降到焊料的固相温度以下,焊料冷却凝固后形成具有一定机械强度的焊点。整个焊接过程完成。

为了保证锡膏的变化完全按照以上的五个步骤进行,回流焊机的温度必须符合标准的温度曲线。

1是常用无铅锡膏(SAC305)标准的红外回流温度曲线,它反映了SMA在整个回流焊接过程中PCB上某一点的温度随时间变化的曲线,它直观反映出该点在整个焊接过程中的温度变化。该曲线由五个温度区间组成,即升温区,预热区,快速升温区,回流区和冷却区,大部分焊锡膏都能用这五个温区成功实现回流焊。

 

1 理想温度曲线

    1.升温区

升温区通常指从室温(25℃)上升到160℃左右的区域,在这个区域SMA平稳升温,焊锡膏中的溶剂缓慢挥发,在升温区温度上升的速度要求控制在0.5—2.0℃/s,推荐速度在1.0—1.5℃/s。

如果升温速度过快,由于热应力作用,可能会导致陶瓷电容产生细微裂缝、PCB变形、IC芯片损坏,同时焊锡膏中的溶剂挥发过快,导致锡珠不良发生。

如果升温速度太慢,SMA及各种元件的温度不足,导致焊接时锡膏无法润湿元件产生虚焊,同时焊锡膏中溶剂不能完全挥发,在回流区爆沸产生锡珠。

2.预热区

预热区指温度从160℃上升到180℃左右的区域,焊锡膏中残留的溶剂挥发完毕,焊锡膏中的助焊剂活性随着温度的上升而逐渐增强,将PCB焊盘和元件端子表面的氧化物和污物清除。PCB在预热区的停留时间在40—70秒左右,温度上升速度在0.5℃/s以下。

如果停留时间太短,焊锡膏中的溶剂没有完全挥发,回流焊时会爆沸产生锡珠。

如果停留时间太长,助焊剂活性消失后还没有进行回流焊,在焊接时容易产生润湿不良,同时焊锡膏金属颗粒容易氧化,出现锡珠。

3.快速升温区

快速升温区是指温度从180℃上升到锡膏熔点(217℃)的区域,在此区域,SMA在10—20秒内迅速上升到焊接温度,温度上升速度要求大于2℃/s。焊锡膏也迅速升温接近熔化状态。

4.回流区

回流区是指温度从217℃上升到240℃,然后逐渐下降到217℃的区域。在回流区,焊锡膏熔化成液态,并迅速润湿焊盘,此时焊料中的锡与PCB焊盘上的铜形成金属间化合物,初期Cu-Sn合金的结构为Cu6Sn5,厚度约为1—3um,如果回流时间过长,温度过高,铜原子进一步渗透到Cu6Sn5中,其局部组织将从Cu6Sn5变成Cu3Sn,前者合金焊接强度高,导电性好,而后者则呈脆性,焊接强度低、导电性差,所以要抑制Cu3Sn产生。

 

如果SMA在回流区停留时间过长或温度过高会造成PCB板面烧焦、起泡,以致损坏元件。

回流区的最高温度为240±5℃,SMA在回流区停留的时间为50—60秒。

5.冷却区

SMA运行到冷却区后,焊点迅速降温,焊料凝固。焊点迅速冷却可以使焊料晶格细化,结合强度提高,焊点表面光亮。通常冷却方法是在回流炉出口处安装风扇,强行冷却。新型回流炉则设有冷却区,采用水冷或者风冷。冷却区的降温速度要求高于4℃/s. 

用户在选择小型台式回流焊机时,应该考虑到以下几点:

1.设备的温度曲线能不能符合标准温度曲线的要求?

2.设备加热时PCB上各点的温差是否在可接受范围之内?

3.设备的冷却速度是否满足工艺要求?

4.设备的工作效率是否满足生产要求?

QHL360小型台式回流焊机采用红外与热风混合加热方式,使PCB上各点受热均匀,温差可以控制在6之内。

多达20个可控加热段,使温度更加易于控制,非常容易达到理想温度曲线的要求。

冷却时采用强制排热降温,最高降温速度可以达到10/s,这是大多数多温区回流焊机望尘莫及的。

QHL360小型台式回流焊机的有效工作面积为320*200mm,整个焊接过程可以在5分钟之内完成,工作效率非常高,可以满足一般中小型企业及科研、教学单位的需求。

 
 
脚注信息
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